Fuori dalla bolla!

In un recente post su FB la fisica Catalina Curceanu dialoga con Claudio Eliodoro e, tra altri argomenti, accenna alla relazione tra materia oscura e buchi neri. (1)

Con il presente post mi propongo di approfondire il ruolo delle antenne gravitazionali nella ricerca di una risposta alla domanda “che cos’è la materia oscura” interagendo ancora una volta con Pia Astone (Ligo-Virgo-Kagra) il cui gruppo di ricerca è oggi concentrato sull’analisi di segnali “monocromatici e persistenti” che potrebbero indicare la presenza di una "nuvola di assioni".

Ma partiamo da capo.

L’Universo che osserviamo attraverso i telescopi rappresenta soltanto una piccola parte della realtà fisica.

Stelle, galassie, nubi di gas, pianeti, esseri viventi ed ogni atomo che conosciamo costituiscono la materia ordinaria, composta prevalentemente da barioni e leptoni e descritta, per quanto riguarda le sue particelle fondamentali, dal Modello Standard delle particelle elementari.

Sappiamo tuttavia che questa componente rappresenta soltanto circa il 5% del contenuto energetico dell’Universo, e che il resto è dominato da due entità ancora misteriose: per circa il 27% è costituito da materia oscura (Dark Matter, DM) e per circa il 68% da energia oscura.

Materia oscura e buchi neri condividono una caratteristica: entrambi sono (quasi) invisibili.

La materia oscura (che rappresenta circa l'85% di tutta la materia presente nel nostro Universo) non mostra interazioni elettromagnetiche sufficientemente intense da renderla direttamente osservabile attraverso la radiazione; non sappiamo ancora quale particella (o quali particelle) la componga, ma ne osserviamo gli effetti gravitazionali.

I buchi neri sono invece regioni in cui la gravità raggiunge la sua massima intensità deformando lo spazio-tempo fino a creare un orizzonte degli eventi superato il quale nessuna informazione può più tornare indietro.

La prima è dunque invisibile perché interagisce troppo poco con la luce mentre i secondi lo sono perché intrappolano la luce stessa.

Nonostante ciò sappiamo che entrambi hanno modellato e modellano in profondità la struttura dell’Universo. (2)

Viene quindi naturale chiedersi cosa accada quando queste due componenti oscure dell’Universo, protagoniste della fisica del XXI secolo, entrino in contatto.

La storia della materia oscura inizia negli anni Trenta con l’astronomo svizzero-americano Fritz Zwicky (3) che, mentre studiava l’ammasso denominato Chioma di Berenice (Coma Cluster), osservò come le singole galassie che lo costituivano si muovessero troppo rapidamente rispetto a quanto atteso misurando la massa visibile presente.

La fisica newtoniana prediceva infatti che un ammasso i cui componenti fossero dotati di tale velocità interna avrebbe dovuto disperdersi nello spazio.

Doveva quindi esistere una massa invisibile capace di fornire ulteriore attrazione gravitazionale, una massa invisibile aggiuntiva che Zwicky indicò con l'espressione tedesca dunkle Materie, “materia oscura”.

Per decenni questa idea rimase una curiosità teorica sino a che negli anni Settanta e Ottanta del secolo scorso gli studi sulle curve di rotazione delle galassie misero in evidenza un fatto imprevisto: quando si misura la velocità con cui le stelle orbitano attorno ad un centro galattico ci si aspetterebbe che le stelle più lontane rallentino, così come avviene per i pianeti più esterni del Sistema Solare.

Vera Rubin notò invece che molte galassie mostrano una velocità di rotazione quasi costante anche nelle loro regioni periferiche; la spiegazione più semplice - suggerì - sta nell'ipotizzare che queste siano immerse in enormi aloni invisibili di materia oscura in forma quasi sferica che si estendono ben oltre il loro disco luminoso.

Tale massa aggiuntiva, con il suo effetto gravitazionale, impedisce il rallentamento.

Non sappiamo ancora quale sia la natura fondamentale della materia oscura ma ne conosciamo alcune proprietà: non emette radiazione elettromagnetica (4), possiede una massa (5) che è in grado di modificare il moto delle galassie, la dinamica degli ammassi galattici, dar luogo a fenomeni quali le lenti gravitazionali e di contribuire alla formazione delle strutture cosmiche.

E probabilmente è ... "fredda". (6)

Nel corso degli anni sono state proposte molte ipotesi:

Le WIMP (Weakly Interacting Massive Particles, particelle massive debolmente interagenti) per molto tempo sono state le candidate principali. Dotate di massa confrontabile con quelle delle particelle del Modello Standard più pesanti, interagirebbero tramite la forza nucleare debole. Esperimenti sotterranei come XENON, LUX-ZEPLIN e PandaX cercano di rilevare direttamente gli urti estremamente rari tra queste particelle ed i nuclei atomici, ma fino ad oggi non è stata conseguita alcuna conferma definitiva.
Gli Assioni sono particelle ipotetiche estremamente leggere introdotte originariamente al fine di risolvere un problema della cromodinamica quantistica. A differenza delle WIMP, potrebbero essere così leggeri da comportarsi come un campo quantistico che permea l’intero Universo. Questa possibilità è diventata particolarmente interessante nello studio dei buchi neri rotanti.
Materia oscura ultraleggera (fuzzy dark matter): secondo alcuni modelli la materia oscura potrebbe esser caratterizzata da masse incredibilmente piccole. A queste scale la natura ondulatoria della meccanica quantistica diventerebbe significativa anche su dimensioni astronomiche, cosa che ha portato all’ipotesi di una materia oscura talmente leggera da presentare lunghezze d’onda macroscopiche.
Buchi neri primordiali (Primordial Black Holes, PBH): una possibilità radicalmente diversa è che almeno una parte della materia oscura sia costituita da piccoli buchi neri formatisi subito dopo il Big Bang. Questi oggetti non sarebbero composti da particelle sconosciute ma sarebbero veri e propri residui della fisica dell’Universo primordiale. Sebbene ad oggi le osservazioni gravitazionali abbiano posto numerosi vincoli a questa ipotesi, non è stata completamente scartata.

Un punto toccato dalla discussione tra Claudio e Catalina riguarda la possibilità che i buchi neri possano accrescere la propria massa "divorando" materia oscura.

In linea di principio un buco nero può catturare materia oscura (7) tuttavia poiché nella descrizione standard la materia oscura è sostanzialmente collisionless e non dissipa energia come fa il gas attraverso urti, risulta generalmente molto meno efficiente nel formare un flusso di accrescimento verso il buco nero. (8)

La materia oscura sembra invece interagire quasi esclusivamente attraverso la gravità: le sue particelle non collidono tra loro in modo significativo, non emettono radiazione e non dispongono di un meccanismo efficace per perdere energia (è anche il motivo per cui gli aloni sferici intorno alle galassie non si appiattiscono su un disco come succede con le stelle formate da materia ordinaria).

La gran parte di tali particelle attraversa la regione circostante il buco nero seguendo la propria orbita senza venir catturata, e di conseguenza il contributo della materia oscura alla crescita dei buchi neri è considerato secondario rispetto a quello del gas, delle stelle e delle fusioni con altri buchi neri.

Una situazione diversa potrebbe però essersi verificata nell’Universo primordiale: quando le prime strutture cosmiche si sono formate, gli aloni di materia oscura erano molto più densi di oggi, e così i primi buchi neri avrebbero potuto trovarsi immersi in ambienti ricchi di particelle oscure da catturare.

Alcuni ricercatori si sono chiesti se la materia oscura avrebbe potuto influenzare la crescita dei primi semi dei buchi neri supermassicci.

Tale domanda è particolarmente interessante perché di recente sono stati osservati buchi neri con masse superiori a miliardi di masse solari già presenti quando l’Universo aveva meno di un miliardo di anni: come abbiano fatto a crescere così rapidamente è ancora un problema aperto.

Tra le varie ipotesi avanzate, una riguarda la formazione di buchi neri formatisi direttamente nei primi istanti dopo il Big Bang quando la densità di materia era elevatissima (i PBH di cui ho già accennato); se fossero stati presenti in abbondanza potrebbero avere avuto un ruolo duplice, e cioè l'essere essi stessi una componente della materia oscura e, contemporaneamente, aver fornito i semi gravitazionali per la crescita dei primi buchi neri supermassicci. (9)

Gli eventi osservati dalle attuali antenne gravitazionali (LIGO Virgo e Kagra) hanno mostrato che l’Universo contiene molti buchi neri di massa stellare, alcuni dei quali più pesanti di quanto ci si aspettasse, e questo fatto ha riaperto le discussioni sulla possibile origine di alcuni di essi; in ogni caso le osservazioni indicano che i buchi neri primordiali, qualora ne fosse provata l'esistenza, non potrebbero comunque giustificare la presenza di tutta la materia oscura. (10)

Uno scenario interessante si delinea quando ci si chieda cosa accada alla materia oscura nei pressi di un buco nero supermassiccio.

La gravità del buco nero modifica la distribuzione delle particelle circostanti; alcuni modelli evidenziano come, durante la crescita lenta del buco nero, l’alone di materia oscura venga compresso verso il centro di gravità dando così luogo ad una regione estremamente concentrata indicata col nome di dark matter spike.

Merita menzione il fatto che dischi di accrescimento come quelli "fotografati" dalla Event Horizon Telescope Collaboration e le dark matter spike possano coesistere quasi indipendentemente.

La presenza di una tale struttura a cuspide potrebbe avere conseguenze osservabili: qualora la materia oscura risultasse composta da particelle capaci di annichilarsi reciprocamente (11) la loro elevata densità nelle vicinanze del buco nero aumenterebbe la probabilità di tali processi.

Le annichilazioni potrebbero produrre raggi gamma, neutrini o altre particelle osservabili, generando un segnale associato alla regione centrale della galassia e, in condizioni particolarmente favorevoli, alla zona prossima al buco nero.. (12)

La presenza di una dark matter spike potrebbe inoltre modificare il moto delle stelle vicine al centro galattico ed influenzare l'evoluzione orbitale degli oggetti compatti che spiraleggiano lentamente verso il buco nero. (13)

Se una coppia di buchi neri fosse immersa in una nube di materia oscura sufficientemente densa - è l'ipotesi - la gravità aggiuntiva modificherebbe leggermente la loro orbita col risultato di provocare una piccola variazione nella forma dell'onda gravitazionale (un effetto indicato col nome di dynamical friction o attrito dinamico): si tratta di un effetto estremamente sottile, quasi impossibile da individuare con le attuali antenne gravitazionali, ma gli strumenti del futuro potrebbero raggiungere la sensibilità necessaria a misurarlo.

Particolarmente promettenti sono i cosiddetti EMRI (Extreme Mass Ratio Inspirals): si tratta di sistemi nei quali un piccolo buco nero (o una stella di neutroni) orbita attorno ad un buco nero supermassiccio per mesi o anni prima della fusione.

Durante questo lungo spiraleggiamento anche una debole distribuzione di materia oscura potrebbe accumulare effetti misurabili sulla fase dell'onda gravitazionale (14): la futura missione spaziale Laser Interferometer Space Antenna (LISA) sarà particolarmente sensibile agli EMRI e potrebbe quindi offrire, tra le altre cose, un nuovo modo per sondare l'ambiente gravitazionale circostante i buchi neri supermassicci, compresa un'eventuale componente di materia oscura

Finora abbiamo immaginato la materia oscura come un insieme di particelle, ma potrebbe invece rivelarsi come un qualcosa di completamente diverso.

Alcune teorie propongono che la materia oscura sia un campo quantistico esteso su scale astronomiche, ad esempio composta da assioni o altri bosoni ultraleggeri.

Si tratta di particelle ipotetiche estremamente leggere le cui masse sarebbero enormemente inferiori a quelle degli elettroni.

Gli assioni QCD furono introdotti proprio come soluzione al cosiddetto problema CP forte della cromodinamica quantistica; se esistessero con le proprietà previste dal meccanismo di Peccei-Quinn potrebbero inoltre costituire una componente della materia oscura grazie al fatto di poter interagire con i buchi neri rotanti.

Un buco nero rotante possiede energia immagazzinata nella rotazione (15); se un campo quantistico ultraleggero lo circonda può verificarsi un fenomeno chiamato superradianza.

Il processo funziona in modo concettuale come segue: un campo bosonico ultraleggero può sviluppare un'instabilità superradiante nella geometria di un buco nero rotante; alcuni modi del campo estraggono energia e momento angolare dal buco nero e vengono amplificati fino a formare una nube bosonica gravitazionalmente legata.

Tale nube può, successivamente, emettere onde gravitazionali anche attraverso l'annichilazione di coppie di bosoni.

Non "brevi esplosioni" come quelle che caratterizzano le fusioni (chirp → merger → ringdown), ma segnali deboli e persistenti, "quasi monocromatici"; una sorta di "nota musicale cosmica".

La ricerca di queste onde gravitazionali è uno degli obiettivi degli attuali e futuri interferometri in quanto una loro eventuale osservazione fornirebbe una straordinaria evidenza dell'esistenza di un campo bosonico ultraleggero e della superradianza attorno a un buco nero; se quel bosone costituisse anche la materia oscura, avremmo inoltre un possibile collegamento diretto tra fisica dei buchi neri e natura della materia oscura.

Il buco nero, in questo contesto, diventa quindi una specie di gigantesco laboratorio naturale di fisica delle particelle.

Pia Astone mi scrive: "... con il mio gruppo ci occupiamo della ricerca di segnali monocromatici provenienti da pulsar o da possibili nuvole bosoniche ; "monocromatico" significa che la frequenza è praticamente costante nell'intervallo di osservazione, nella realtà tuttavia può comunque presentare un piccolo drift della frequenza ..."

Oggetto dei suoi studi sono quindi segnali potenzialmente persistenti per mesi, addirittura per anni: le onde gravitazionali continue, o continuous waves (CW).

Il gruppo di Pia è quindi impegnato nello sviluppo di tecniche per individuare segnali gravitazionali quasi-monocromatici nei dati degli interferometri.

Mentre una fusione tra buchi neri è un evento catastrofico e transiente durante il quale una gigantesca quantità di energia viene irradiata sotto forma di onde gravitazionali in un intervallo di tempo relativamente breve, una continuous wave assomiglia ad una nota musicale quasi persistente: una frequenza molto stabile, eventualmente soggetta a piccole variazioni nel tempo. (16)

La sorgente più classica ipotizzata per questi segnali è una stella di neutroni rapidamente rotante che non sia perfettamente simmetrica attorno al proprio asse di rotazione (anche una minuscola deformazione della stella può produrre radiazione gravitazionale); in condizioni ideali la frequenza dell'onda è strettamente legata a quella di rotazione della stella.

Il problema è che queste onde sono estremamente deboli: una stella di neutroni può emettere continuamente onde gravitazionali per tempi lunghissimi, ma l'ampiezza che arriva sulla Terra può essere così piccola da essere immersa nel rumore degli strumenti.

Gli interferometri come LIGO e Virgo devono cercare, all'interno di enormi quantità di dati, una traccia che non conosciamo in anticipo.

In una ricerca all-sky, infatti, non sappiamo necessariamente dove si trovi la sorgente, quale sia esattamente la sua frequenza, quanto rapidamente stia rallentando la propria rotazione (spin-down) e come la rotazione della Terra modifichi il segnale osservato.

Di conseguenza il segnale non appare semplicemente come una linea perfettamente verticale in uno spettrogramma: il moto orbitale e di rotazione della Terra introduce una modulazione Doppler e così si rende necessario ricostruire matematicamente le possibili traiettorie che una sorgente continua potrebbe lasciare nei dati.

Gli algoritmi devono quindi ricostruire, tra una quantità enorme di dati e rumore, le possibili traiettorie che una sorgente continua potrebbe lasciare nello spazio frequenza-tempo.

Tra le tecniche sviluppate per affrontare questo problema vi è la Frequency-Hough, associata anche al lavoro del gruppo di Pia: il principio generale consiste nel trasformare l'informazione contenuta nei dati in uno spazio nel quale possano emergere le possibili firme coerenti delle sorgenti continue. (17)

Finora non è stata ancora osservata in modo confermato una continuous wave proveniente da una stella di neutroni, tuttavia le ricerche hanno permesso di stabilire limiti sempre più stringenti sull'ampiezza che questi segnali possono avere. (18)

Le tecniche sviluppate per cercare segnali quasi-monocromatici possono essere applicate anche a nuove sorgenti esotiche quali le nubi di bosoni ultraleggeri attorno ai buchi neri (19); in un articolo del gruppo di Pia del 2022 viene evidenziato che tali nubi potrebbero produrre molti segnali CW concentrati in una piccola banda di frequenza, un problema importante per gli algoritmi di ricerca.

Il fenomeno quantistico noto come superradianza, cui abbiamo già accennato, potrebbe emettere onde gravitazionali quasi-monocromatiche, permettendo così agli interferometri gravitazionali di rilevare conseguenze macroscopiche della sua presenza. (20)

La ricerca di una continuous wave potrebbe condurre a tre risultati molto diversi tra di loro: potremmo trovare una stella di neutroni ancora sconosciuta, una sorgente esotica associata a un campo bosonico ultraleggero oppure potremmo anche non trovare nulla (ma riuscire comunque a escludere ampie regioni dello spazio dei parametri delle possibili particelle di materia oscura).

In tutti e tre i casi, la ricerca produce conoscenza.

Nei prossimi decenni strumenti come Einstein Telescope, Cosmic Explorer e LISA, insieme a osservatori di neutrini come IceCube e KM3NeT, potrebbero offrire informazioni complementari su diversi possibili segnali associati alla materia oscura e ai suoi effetti nei dintorni dei buchi neri.

Paradossalmente dunque la materia oscura potrebbe rivelarsi proprio grazie ai luoghi dell'Universo in cui la gravità è più estrema.

Note:

(1) Vedi il post "Sui BUCHI NERI - conversazione con Claudio Elidoro " sul profilo FB di Catalina Curceanu, 3 agosto 2026

https://www.facebook.com/share/17fugtkn68/?mibextid=wwXIfr

(2) La materia oscura sembra aver costruito l’impalcatura gravitazionale sulla quale sono nate le galassie mentre i buchi neri, soprattutto quelli supermassicci al centro delle galassie, hanno influenzato la loro evoluzione attraverso giganteschi fenomeni di accrescimento e getti relativistici.

(3) Vedi il mio post "gli astronomi sono tutti bastardi sferici" del 7 luglio 2020 che tratta dell'eccentrica personalità di Zwicky.

(4) Una particella di materia oscura non dovrebbe interagire con i fotoni in modo significativo, e questo spiega perché non possiamo osservarla direttamente con telescopi ottici, infrarossi, radio o raggi X.

(5) La sua presenza viene infatti dedotta dalla gravità.

(6) Nel modello cosmologico standard ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter), la materia oscura è detta "fredda" perché, all’epoca in cui iniziarono a formarsi le strutture cosmiche, le sue particelle erano già non relativistiche, con velocità molto inferiori a quella della luce; questa caratteristica limita il free-streaming e permette la formazione gerarchica delle strutture osservate.

(7) Dal punto di vista della Relatività Generale non esiste alcuna distinzione gravitazionale fondamentale tra materia ordinaria e materia oscura: entrambe contribuiscono al tensore energia-impulso e si muovono nello spaziotempo secondo le leggi indicate da Einstein.

Di conseguenza un buco nero esercita la propria attrazione gravitazionale su tutte e due.

Un buco nero non "sa" se ciò che sta attirando è un atomo di idrogeno, una stella, un neutrino, una particella di materia oscura o un’onda elettromagnetica; tutto ciò che conta è l’energia associata a quella presenza nello spazio-tempo.

Dal punto di vista della geometria di Einstein, la materia dice allo spazio-tempo come curvarsi e lo spazio-tempo dice alla materia come muoversi.

Quindi, se una particella di materia oscura passa abbastanza vicino a un buco nero e possiede una traiettoria che la porta oltre l’orizzonte degli eventi, quella particella viene catturata esattamente come qualsiasi altra forma di materia.

(8) È invece il gas ordinario, costituito da materia barionica, che può dissipare energia e momento angolare e formare i giganteschi dischi di accrescimento osservati attorno ai nuclei galattici attivi ed ai quasar.

La materia oscura, essendo nella descrizione standard sostanzialmente collisionless e non radiativa, non forma normalmente strutture dissipative analoghe.

(9) La possibilità è stata studiata da diversi decenni ed ha ricevuto nuovo impulso dopo la scoperta delle onde gravitazionali che ha aperto la possibilità di utilizzare le popolazioni di buchi neri osservate per porre vincoli allo scenario dei PBH.

(10) Potrebbero tuttavia rappresentarne una frazione, ed in alcune finestre di massa anche una frazione molto significativa; i vincoli osservativi dipendono però fortemente dalla massa e dalla distribuzione delle masse dei PBH.

(11) Alcuni modelli ipotizzano che la materia oscura possa avere una piccola forza di auto-interazione o interazioni debolissime con la materia ordinaria.

La presenza di auto-interazioni (Self-Interacting Dark Matter o SIDM) non implica necessariamente dissipazione: per formare strutture analoghe ai dischi di accrescimento sarebbe necessario anche un efficace meccanismo di perdita di energia.

(12) Da tempo osservatori dedicati ai raggi gamma ed ai neutrini monitorano il centro della Via Lattea, là dove la concentrazione di materia oscura potrebbe essere elevata.

Tuttavia il centro galattico è una delle regioni più complesse dell’intera galassia: supernove, pulsar, gas caldo e processi astrofisici ordinari possono produrre segnali simili e separare un possibile segnale di materia oscura dal "rumore di fondo" astrofisico risulta estremamente difficile.

(13) La sua esistenza dipende tuttavia dalla storia dinamica della galassia: fusioni galattiche, incontri con stelle ed altri processi gravitazionali potrebbero infatti distruggere o attenuare queste strutture.

(14) Un piccolo buco nero di poche masse solari che orbiti attorno ad un buco nero supermassiccio può compiere migliaia di orbite prima della fusione finale, un tempo durante il quale emette un segnale gravitazionale estremamente ricco di informazioni, comportandosi di fatto come una sonda naturale che esplora lo spazio-tempo circostante.

Nel caso incontrasse una distribuzione anomala di materia oscura, quest'ultima potrebbe modificare la traiettoria di tale "sonda gravitazionale" venendo così identificata.

L'effettiva osservabilità dipenderà tuttavia dalla densità e dalla sopravvivenza dello spike, che sono ancora oggetto di discussione.

(15) L'idea che l'energia rotazionale di un buco nero possa essere estratta risale agli studi sulla meccanica dei buchi neri degli anni Sessanta; nel 1969 Roger Penrose mostrò un meccanismo concreto, oggi noto come processo di Penrose, attraverso il quale è possibile estrarre energia da un buco nero rotante.

Vedi il mio post "La dote cosmica dell'umanità" pubblicato il 17 febbraio 2022)

(16) Come mi spiega Pia, la ricerca di una CW è concettualmente simile alla ricerca di una voce quasi impercettibile che continua a parlare per mesi o anni: mantenendo la coerenza del segnale abbastanza a lungo è possibile accumulare informazione e migliorare il rapporto segnale/rumore.

Il gruppo di Pia lavora proprio sulle tecniche di analisi dei dati necessarie a fare questo, vedi su arXiv "Coherent search of continuous gravitational wave signals: extension of the 5-vectors method to a network of detectors" di Pia Astone , Alberto Colla , Sabrina D'Antonio , Sergio Frasca e Cristiano Palomba.

(17) Il costo computazionale è enorme: in una presentazione recente del progetto Frequency-Hough si indica che l'analisi di un anno di dati O3 ha richiesto circa 3 × 10⁷ core-hours.

Vedi "The Frequency-Hough project for continuous gravitational waves: algorithm optimization and scalability to HPC systems" di Lorenzo Pierini, Pia Astone, Stefano Dal Pra, Marco Serra e Cristiano Palomba, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, CNAF

(18) Un lavoro del 2025, al quale partecipa Astone, ha cercato CW provenienti da quattro resti di supernova: Vela Jr., G347.3−0.5, Cassiopeia A ed il possibile oggetto compatto associato a SN 1987A.

Non sono stati trovati candidati interessanti nei dati reali (O3) e sono stati calcolati upper limits al 95%; per Cassiopeia A il limite migliore è effettivamente h₀ = 1,13 × 10⁻²⁵ a 201,57 Hz

Vedi su arXiv: "Harnessing the potential of PyStoch: detecting continuous gravitational waves from interesting supernova remnant targets" di Claudio Salvadore, Iuri La Rosa, Paola Leaci, Francesco Amicucci, Pia Astone, Sabrina D'Antonio, Luca D'Onofrio, Cristiano Palomba, Lorenzo Pierini e Francesco Safai Tehrani

(19) Un lavoro del gruppo di Pia del settembre 2022 ha studiato esplicitamente il problema dei cluster di segnali CW che potrebbero derivare anche da nubi di bosoni ultraleggeri intorno a buchi neri di massa stellare.

Vedi su arXiv "Impact of signal clusters in wide-band searches for continuous gravitational waves" di Lorenzo Pierini , Pia Astone , Cristiano Palomba , Aidan Nyquist , Simone Dall'Osso , Sabrina D'Antonio , Sergio Frasca , Iuri La Rosa , Paola Leaci , Federico Muciaccia , Ornella J. Piccinni e Luca Rei.

(20) Tuttavia la presenza (o l'assenza) di queste nubi potrebbe anche essere dedotta dallo spin dei buchi neri: poiché la superradianza estrae energia rotazionale, qualora un certo tipo di particella ultraleggera esistesse, potrebbe impedire ai buchi neri situati in determinati intervalli di massa e spin di raggiungere rotazioni molto elevate.

Lo studio statistico degli spin dei buchi neri potrebbe quindi diventare, indirettamente, una ricerca di particelle fondamentali.

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sabato 8 agosto 2026

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